河北省农业高质量发展与科技创新耦合协调研究

张国丰,谢启旺

(河北地质大学 经济学院,河北 石家庄 050031)

党的二十大报告指出,高质量发展是建设社会主义现代化国家的首要任务。农业是国民经济的基础产业,实现高质量发展是必然要求。农业高质量发展是实现农业现代化的重要举措。虽然我国的农业取得了很大的成就,但是与高质量发展要求相比,还有提升空间。从当前情况来看,水资源利用率不高,无法改变水资源短缺的现状;过度追求产出和经济效益,盲目增加农业化学品投入,导致土地肥力下降和环境污染,形成恶性循环。农民非农收入的增加导致大量青壮年农村劳动力外流,不利于农业生产[1],农业生产要素成本持续高涨和产品质量提升缓慢等问题也在阻碍农业发展[2]。背后的原因之一是我国科技创新与农业发展失衡。科技创新是推动我国农业高质量发展的强劲动力,是摆脱传统农业“靠天吃饭”的必然选择,是推动乡村振兴和农业现代化建设的决定力量。因此,正确认识“农业高质量-科技创新”两系统间的耦合协调关系,是提升农业科技创新能力、促进农业高质量发展的坚实基础。

一、文献综述

目前学者对于科技创新的研究主要集中在以下几点:第一主要是围绕科技创新效率的研究,沙彦君等(2023)基于山东省2012—2018年科技创新投入产出数据,利用DEA-BBC模型和Malmquist指数,得出山东科技创新效率具有区域差异,后运用Tobit模型得出劳动者素质、经济发展水平和政府财政支持是山东省科技创新效率的主要影响因素。[3]孙中瑞等(2022)利用超效率SBM模型测度中国绿色技术创新效率,构建基于重力模型的空间关联网络,分析网络结构特征及其影响因素。[1]第二是科技创新与其他相关因素的耦合协调性研究。其中,徐小鹰(2023)对长三角城市群科技创新、经济增长与生态环境三系统之间的时空耦合特征及其未来演变趋势进行了探究。[4]陈翠兰(2023)对长江经济带“科技创新-经济增长-生态效益”三大系统的耦合关系进行了研究[5]。周筱扬等(2022)研究了我国中部科技创新和经济高质量发展耦合协调关系及时空演化特征。[6]第三,学者们主要从投入、产出及环境这三个方面入手去构建在科技创新评价指标体系。潘捷等(2023)从创新投入、创新产出两个维度构建了科技创新子系统去测算粤港澳大湾区的科技创新能力。[7]陈章喜等(2021)认为应从创新环境、创新投入、创新产出三个方面构建了评价体系,对粤港澳大湾区的创新能力进行测度。[8]朱新玲等(2018)从创新环境、创新投入、创新产出、创新合作4个维度对科技创新水平进行测度来研究长江经济带科技创新能力的发展变化。[9]

目前,学者们关于农业高质量发展的探讨主要有以下几点:第一,对其内涵进行研究。如张默等(2021)认为高质量农业包括高质量的经济发展结构、高质量的社会生活形态、高质量的农业技术成果、高质量的人力资本水平这四个方面。[10]王兴国等(2020)指出,农业高质量发展的核心理念是以“满足人民日益增长的美好生活需要”为指导原则,以“五大发展理念”为指导准则,以提升质量和效益为最终目标。[11]第二,农业高质量发展的影响因素研究。刘益诚等(2023)认为城镇化水平、产业结构优化水平、社会消费水平、能源消耗水平、科技水平是中国农业高质量发展的影响因素。[12]刘涛等(2021)认为我国坚持发展绿色农业,提高创新能力,加强农资共享有助于推动农业高质量发展。[13]第三,对其对策研究。李开宇等(2023)针对我国农业高质量发展存在的突出问题分析,从加强农业基础设施建设、发展农村集体经济、提升农业科技创新能力、坚持区域性发展、以数字农业创新推动农产品全产业链体系完善、构建科技创新人才服务体系建设等方面,提出发展对策。[14]贾真(2020)对于辽宁省农业高质量发展遇到的瓶颈,提出要健全农业科技创新体系、加快推进农业社会化服务体系建设、同时促进农村三次产业融合发展拉长产业链条。[15]第四,农业高质量发展评价研究。辛岭等(2019)基于绿色可持续发展、提高产品质量和产出效率、规模化生产、产业多元化和一体化,构建中国农业高质量发展综合评价体系。[16]

综上所述,学者们在农业科技创新能力、农业高质量发展以及科技创新与经济高质量发展之间的关系方面取得了丰富的成果,但是针对科技创新能力与农业高质量发展关系及影响因素的研究还相对较少。鉴于此,本文以河北省2010—2020年的11个地级市作为研究对象,分析了两系统的耦合机理,后采用熵值法、耦合协调模型研究两个系统综合发展水平和耦合协调时空分异特征。最后引入障碍度模型,分析阻碍其发展的因素,进而提出具体的政策建议。

二、科技创新与农业高质量发展的耦合机理

科技创新与农业高质量发展存在着既相互促进又相互制约的耦合关系。一方面,科技创新是实现农业高质量发展的重要手段和核心动力;另一方面,农业高质量发展也为科技创新提供了需求导向和经济基础。二者是相互发展的基础和条件,需要协调发展。两系统的耦合机理如图1所示。

图1 农业高质量发展与科技创新耦合机理

科技创新是农业高质量发展的动力引擎,具体体现在改善规模结构、提升生产效率、提高生活质量以及促进绿色发展。第一,科技创新的提高可以有效改善农业生产的规模结构。通过新技术、新成果的应用提高农林牧渔业的产值与增加值,在稳定粮食生产基本盘的前提下,增加经济效益较高的牧渔业的规模,改善生产结构。第二,科技创新的提高是农业生产效率的关键动力。通过新技术成果应用以及新理论的指导,改良机械设备,革新农业生产方式,同时在生产要素投入较小的情况下,实现利益最大化。第三,科技创新的提升可以有效改善农民生活质量。新知识和新的成果广泛运用到农业生产中不仅可以帮助生产出更多优质农产品,也可增加作物产量,同时帮助降低生产要素的成本,进而为农民增收。第四,科技创新的提高可以助力农业绿色发展。通过绿色的农业科技成果,科学的生产经验,减少环境污染与资源浪费,优化生态环境,提高农业生产中的资源利用水平,实现农业可持续、循环模式,放眼未来。

农业高质量发展也是科技创新提升的强有力支撑,具体作用于科技创新投入、产出以及环境。第一,科技创新的投入能力。为更好地推动农业高质量发展,政府投入大量的人力、物力、财力等, 其中也包括对科技创新的投入,同时科技创新系统也可以有效整合自身发展所需资源为自己所用。第二,科技创新的产出能力。农业高质量发展对科技创新产出的成果有着迫切需求来推动自身发展;科技创新的产出也需要应用平台,因此会使得成果产出源源不断。第三,科技创新的环境。在农业高质量发展进程中产生的经济效益、社会效益和生态效益会提供科技创新环境形成的有利条件,为科技创新的推进发展提供有利的土壤,推动科技创新事业持续发展。

三、评级指标体系构建与研究方法

(一)指标体系构建和数据来源

基于指标选取的科学性、完整性、独立性和可比性原则,同时考虑到数据的可获得性,基于文献综述的分析,同时借鉴姚成胜等[17]和张玉英等[18]的研究成果,构建“农业高质量-科技创新”指标体系,其中农业高质量发展系统从规模结构、生产效率、生活质量和绿色发展四个维度构建出了13个指标;科技创新基于投入-产出-环境三个维度构建出共7个指标。指标体系如表1所示。

表1 “农业高质量-科技创新”耦合协调发展评价指标体系

文章数据来源于《河北经济统计年鉴》《河北农村统计年鉴》《中国城市统计年鉴》(2011-2021)以及河北省各地市统计年鉴。对于部分缺失数据,该研究采用插值法进行填补。

(二)研究方法

1.熵值法。

(1)数据的标准化处理。由于指标体系中各指标差异较大,数据不具有可比性,因此采用极差标准化的方法进行无量纲处理。设xij为第i(i=1,2,…,m)个评价单元中第j(j=1,2,…,n)项指标值。

正向指标

(1)

负向指标

(2)

其中,Xij为标准化后的数值,xij为原始数据。

(2)数据的非零化处理。由于熵值法在计算时一般采用对数形式,标准化后的数据存在零值会对后续计算产生影响,对其进行平移可以避免此类情况的发生。

(3)

(3)指标同度量化处理。

(4)

(4)计算信息熵。

(5)

式(5)中的k=1/lnn,ej≥0

(5)计算信息熵冗余度。

dj=1-ej

(6)

(6)计算指标权重。

(7)

(7)计算综合发展指数。

(8)

(9)

2.耦合协调度模型。耦合度一般用来度量多系统或要素间的协同程度,是评价耦合状态的一个重要指标尺度,本文对于农业高质量发展与科技创新两个系统的耦合度的测算公式如下:

(10)

耦合度C值区间为[0,1],C值越大,两系统之间离散程度越小,耦合度越高,协同效果越好,反之则越小。

耦合度虽可以表示两系统间相互作用的强弱,但在有些情况下,其结果会出现偏差。因此仅采用耦合度在分析时可能会产生错误的判断,无法准确反应系统间的协调水平,而耦合协调度模型可以避免此种错误。且能够科学客观的反应两系统协调发展状况,因此引入耦合协调度模型。具体公式如下:

T=αA+βI

(11)

(12)

式(11)中,T为综合协调指数;α、β分别表示科技创新能力与农业高质量发展对其耦合的贡献程度,本文认为两者同等重要,因此取α=β=0.5。参照已有文献将耦合度与耦合协调度进行等级划分。具体划分标准如表2所示。

3.障碍度模型。本文利用障碍度模型找出阻碍农业高质量发展与科技创新协调发展的主要障碍因素,进而为河北省的发展提出具有针对性的建议对策。

Bij=1-Xij

(13)

(14)

式中:Bij为第i年第j项指标的偏离度;Xij为标准化的数值;Wj为权重值;Oj为障碍度,表示第j项指标对两系统的制约程度,值越大,说明阻碍越大。

四、结果与分析

(一)农业高质量发展与科技创新系统耦合协调时序分析

首先运用熵值法,分别测算出2010-2020年“农业高质量-科技创新”系统的综合发展指数,再用耦合协调度模型,测算出两个系统的耦合度(图2)与耦合协调度(图3),之后对河北省11个地级市进行对比分析。

图2 河北省农业高质量发展与科技创新综合评价指数与耦合度

图3 农业高质量发展与科技创新能力耦合协调度

由图2可知,在研究期内农业高质量发展和科技创新综合发展指数虽出现波动,但总体呈上升趋势,两者相较而言,农业高质量发展指数始终大于科技创新指数,说明农业高质量发展系统优于科技创新系统,在2014年之后,两者差距逐步缩小。具体来看,河北省农业高质量发展系统的综合发展指数在2010-2017年总是处在波动状态,变化趋势不稳定,在2011-2012年和2014-2015年说明在这个时期对于高质量的发展的重视程度较弱,2017年之后增速加快且保持平稳上升趋势,从2017年的0.28增加到2020年的0.47,说明随着2017年十九大的胜利召开开启了高质量发展新局面,河北省政府更加重视发展的高质量。整体上2010-2020年河北省农业高质量发展综合指数增长了0.35。河北省科技创新的综合发展指数在研究期内呈现出稳步上升趋势,除2011年快速增长之外,其他年份呈稳定上升趋势。究其原因,在2011-2012年间农业高质量发展系统的综合发展指数出现下降趋势,农业发展的受阻迫切需要创新提供发展的新动力,在这个时期,河北省增大对科技创新的投入力度,2012年后科技创新系统的综合发展指数保持稳步上升,说明随着2012年国家将创新驱动发展战略写入十八大报告,河北省积极出台相关政策,贯彻落实创新驱动发展战略,稳步追加科技创新投入,科技创新领域得到很好发展。

从耦合度来看,两系统的耦合水平总体较高,呈现出曲折上升的趋势,除个别年份处于拮抗阶段外,其他年份皆处于高水平耦合阶段,说明农业高质量与科技创新两者之间的关系密不可分。但需要注意的是,有可能是两系统的综合发展指数总体偏低而出现的耦合结果虚高的情况,并不能反映两系统实际发展的情况和整体协调水平。[19]

由图3可知,“农业高质量-科技创新”系统耦合协调度总体上呈现出波动上升的态势。从省域层面看,两系统耦合协调度在经历了失调衰退类阶段、过度发展类阶段后,在2020年进入了协调发展类阶段,开启了协调发展的新局面。分城市来看,各城市两系统耦合协调度水平差异明显,但都呈现上升趋势,都在朝着协调发展的方向转变。

(二)农业高质量与科技创新系统耦合协调空间分异

为了讨论河北省各地市两系统的耦合协调空间差异,根据计算结果及等级划分标准,运用ArcGIS进行空间可视化分析,由于篇幅原因,本文只选取2010和2020年。结果如图4所示。

图4 农业高质量发展与科技创新能力耦合协调度空间分布

由图4a可知,2010年河北省“农业高质量-科技创新”系统耦合水平整体较高,除邢台、衡水和沧州外,其余城市都为高水平耦合等级。从空间分布上看,处于拮抗阶段的城市有位于冀中的两个,冀南的一个,但三者且呈聚集状,其余城市都为高水平耦合。由图4b可知,2020年河北两系统耦合水平整体上有很大提升,河北省下辖的11个地级市全部提升为高水平耦合等级。

由图4c可知,2010年河北两系统耦合协调度水平整体较差全都没有达到协调水平,6个城市处于中度失调,4个城市处于轻度失调,只有石家庄协调等级相对较高处于濒临失调。从空间分布上看,位于石家庄与唐山连线之间的区域两系统的耦合协调度相对较好,其中只有石家庄达到了濒临失调等级,像城市发展水平较高的唐山和保定耦合协调度接近于濒临失调等级,位于连线两侧城市的耦合协调度为中度失调等级。由图4d可知,2020年河北两系统耦合协调度整体有了很大提高,处于过渡发展类阶段,位于冀南的两个城市为轻度失调等级,6个城市提升到濒临失调等级。从空间分布上看,石家庄与唐山连线之间的区域两个系统耦合协调度依然高于其他地区,位于连线南侧区域的城市耦合协调度的提升较快,可能是省会石家庄的辐射作用带动这些地区的发展。石家庄的耦合协调度依然最高,进入到协调发展阶段。位于冀北的承德和张家口两个系统耦合协调度勉强从中度失调转变为轻度协调,发展速度较慢。尽管创新发展驱动和高质量发展理念的落实有效促进了河北两系统耦合协调度的提升。但是,处于协调发展水平的城市只有石家庄,河北两系统的耦合协调仍有较大提升空间。

综上所述,河北两系统的协同程度表现出“高耦合度、低协调度”的特点,总体发展质量不高。这说明,加强科技创新能显著推动农业高质量发展;同理农业高质量发展也能反过来促进科技创新系统的发展,实现两者协同发展。但当前的协调度水平也说明河北省各地市科技创新水平并未达到理想水平,农业发展仍局限于传统农业,各系统要素连自身发展都难以满足,所以更无法促进其他系统的发展,所以要找到阻碍其发展的关键因素去打破此种局面。

(三)障碍因子分析

为了充分了解阻碍两系统协调发展的关键因素,引入障碍度模型。由于评价指标体系中存在许多指标层因素,为探索影响河北省各地区两系统协调发展的关键障碍因素,选取各地区前7名的关键障碍因子作为识别主要障碍因素的依据。考虑到数据样本量较大,故选取2010年和2020年数据作为障碍因素分析样本,分析不同时期主要障碍因素的变化。由表3可知:

表3 2010年和2020年河北省各市两系统主要障碍因子排序

1.总的来说,河北省两系统的主要障碍因素集中在创新投入、创新产出、创新环境及规模结构,其中普通高等学校在校人数是最主要的障碍因素,这表明虽然河北省各地市对人才培养的重视力度和投入不断加大,但推动科技创新对人才和资金的需求极大,各地需要进一步加大投入力度。

2.不同时期河北省两系统主要障碍因素有所变化,对比2010年和2020年的障碍度因子排序,各地市障碍度因子排序均有变化。其中,石家庄、唐山、保定的变化幅度较大,其余地市则变化幅度较小,但普通高等学校在校人数仍然是最主要的障碍因素。国内专利申请授权量、专利申请量、科学技术投入强度、图书馆藏书量以及农林牧渔总产值障碍度排名上升。

3.在普遍性影响因素存在的同时,大部分城市间存在差异。以位于冀北的承德与张家口为例,两个城市排名前7位的障碍因子都相同,可能是两地的发展以及其他方面的条件相差不大。普通高等学校在校人数和国内专利申请授权量是影响河北省11个城市共同的主要障碍因素,除此之外,教育投入强度和农业机械化程度也是阻碍唐山两系统协调的关键因素,农林牧渔业增加值则是阻碍秦皇岛的另一因素。邯郸和邢台除了两个共同的主要障碍因素外,科学技术投入强度也是影响邯郸的主要障碍因素,农林牧渔总产值则是邢台的另一阻碍因素。以冀中的区域为例,除了共同的障碍因子外,人均gdp也是阻碍保定、沧州、衡水的科技创新能力的关键因素,石家庄相比于其他4个城市其主要障碍因素除了高等学校在校人数和国内专利申请授权量外,还包括牧渔业占总产值比重、单位农作物播种面积化肥使用量等因素。

五、结 语

(一)结论

本文得出的结论有以下三点:

1.从时序变化上看,河北省农业高质量发展和科技创新综合发展指数虽呈波动上升趋势,但指数水平较低,且农业高质量发展指数大于科技创新发展指数;两系统耦合度水平总体较高,除2010与2011年处于拮抗阶段外,其他年份皆处于高水平耦合阶段。两系统的耦合协调度不高,总体呈波动上升的态势,总体上由失调衰退阶段向协调阶段转变。分城市看,各城市耦合协调度也呈上升趋势,但地区差异明显。

2.从空间分布上看,各城市两个系统耦合度水平较高;两系统耦合协调度存在显著区域差异且整体水平较低,石家庄与唐山连线之间的区域的两个系统的耦合协调度相对较好,大多数城市耦合协调度处于过度发展类阶段,仅有石家庄达到了初级协调等级,河北各城市耦合协调度的提升任重而道远。

3.从障碍度因子诊断结果来看,“农业高质量-科技创新”系统的主要障碍因素集中创新投入、创新产出、创新环境及规模结构,其中普通高等学校在校人数和国内专利申请授权量是最主要的障碍因素。在普遍性影响因素存在的同时,各地市两系统障碍因素存在差异。

(二)对策建议

基于上述结论,本文提出如下对策建议:

1.优化配置,提高两个系统各自的综合发展水平。激励和引导各地政府、高校院所加大投入。对科研活动的投入应继续稳定增加,为其提供资金保障,保障人才输入。另外建立以市场为导向的科研供给与转化路径,促进科技成果持续产出。将更多的农业科技成果应用于农业发展,推动农业的绿色化、高效化,实现农业高质量发展。同时,加强对知识产权等科技成果的保护力度,建立“直转’激励机制,实现科研工作人员待遇和贡献相匹配,创造有利于科技创新发展的环境。

2.加强合作,缩小区域发展差异。建立区域间协调发展的合作机构,加强联系和交流,对于经济实力、技术水平和人才层次占优的地区可利用科技特派员、农技人员等主体在弱势地区开展“讲、帮、带”等形式的宣传活动,促进成果跨区域流动,推动成果互惠共享,带动这些地区的发展,进而推动各地区两个系统协调发展。

3.因地制宜,各地区结合实际对两个系统协调发展进行差别化地精准施策。各地区除了在优化创新环境和激励创新产出方面继续加大力度外,还应注意到本地区在其他方面的不足。石家庄应优化农业产业结构,在稳住粮食产量基本盘的基础上,扩大牧渔业此类经济效益较高的产业规模,增加牧渔业占比。另外,应用精准施药、定位施肥农机化新技术,提高农业绿色发展水平。唐山具有良好的工业基础与经济基础,唐山市应加大对农机装备的研制与优化,推动农作物生产全程机械化技术普及,同时加大对教育的投入。对于邯郸应加大科学技术投入力度,助力本地科技创新发展。保定、沧州和衡水应该加强对传统产业的升级改造,打造当地特色产业,推动经济结构转型升级,实现高质量发展。邢台应重视培育新品种,学习新经验,结合当地优良的农业生产环境,发展特色农业,提高农林牧渔总产值。由于张家口和承德的障碍因子相同,所以两地要加强合作交流,互相学习对方的先进经验。